Thermische Energiespeicherung schlägt Erdgas im Nordosten der USA

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Die thermische Energiespeicherung hat sich als Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien etabliert und wird nun im Nordosten der USA auf die Probe gestellt. Das israelische Startup Brenmiller hat gerade eine Vereinbarung mit der New Yorker Firma Rock Energy Storage ausgehandelt, die darauf abzielt, seine thermische Batterie „bGen“ einzusetzen, um Erdgas aus dem industriellen Energiemarkt in Connecticut, Maine, Massachusetts, New Hampshire, Rhode Island, Vermont und New York zu verdrängen.

Thermische Energiespeicherung: Buh-By Erdgas

Aus der Perspektive der Dekarbonisierung klingt die Speicherung thermischer Energie auf dem Papier ziemlich einfach. Die Grundidee hinter bGen besteht beispielsweise darin, mithilfe von Elektrizität zerkleinertes Gestein auf 650 Grad Celsius zu erhitzen, wenn zusätzliche Wind- oder Sonnenenergie (oder beides) verfügbar ist. Das System liefert Dampf, Warmwasser oder Warmluft auf Abruf für industrielle Prozesse und macht damit die üblicherweise verwendeten fossil befeuerten Kessel überflüssig.

Wenn Ihnen das bekannt vorkommt, denken Sie vielleicht an konzentrierende Solarstromanlagen, die Sonnenlicht nutzen, um geschmolzenes Salz oder ein spezielles Öl zu erhitzen. Die heiße Lösung wird zu einem Kraftwerk weitergeleitet, wo Wasser zur Dampferzeugung gekocht wird.

Der bGen-Ansatz ermöglicht die Speicherung von Wärmeenergie ohne große, spezielle Felder mit reflektierenden Spiegeln oder Rinnen. Das System kann mit jeder Stromquelle betrieben werden, ob vor Ort oder an das Stromnetz angeschlossen. Erneuerbare Energien werden bevorzugt, da sie außerhalb der Spitzenzeiten relativ kostengünstig sind.

Brenmiller weist auch darauf hin, dass das Inflationsreduktionsgesetz von 2022 das System für „erhebliche staatliche Anreize“ qualifiziert. Auch staatliche und versorgungswirtschaftliche Anreizprogramme könnten ins Spiel kommen, was Brenmiller zu der Behauptung veranlasste, dass sein thermischer Energiespeicher „Strom in Wärme umwandelt, um nachhaltige Industrieprozesse zu einem Preis anzutreiben, der mit Erdgas konkurrenzfähig ist.“

Thermische Energiespeicherung auf dem Prüfstand

Brenmiller ist neu in der CleanTechnica Radar, also müssen wir hier etwas aufholen.

Der Einsatz von Strom aus erneuerbaren Energien zur Energiespeicherung ist aus Sicht der Nachhaltigkeit der interessanteste Aspekt der Fähigkeiten von bGen, aber nicht der einzige. Brenmiller wirbt auch für das System als Ausgleich für konventionelle Kraftwerkeund es kann zusammen mit Kraft-Wärme-Kopplungssystemen eingesetzt werden.

Brenmillers erster Einsatz von bGen in den USA erfolgt in einem Blockheizkraftwerk auf dem Campus der State University of New York (SUNY) im Weiler Purchase im Bundesstaat New York. Neben Erwärmung des Speichermediums Neben der Stromerzeugung nutzt das System auch Abgase zur Wärmeerzeugung. Insgesamt erwartet Brenmiller, dass bGen die Treibhausgasemissionen der Anlage um etwa 550 Tonnen senken wird.

Das Dörfchen Purchase im Bundesstaat New York scheint ein eher ungewöhnlicher Ort für die Demonstration eines bedeutenden neuen Wärmespeichersystems zu sein. Das SUNY-Projekt verbindet Brenmiller jedoch mit der New York Power Authority, die als größte staatliche Einrichtung ihrer Art in den USA gilt.

Ein Teil der Finanzierung des Projekts erfolgte zudem durch die Israelisch-US Binational Industrial Research and Development (BIRD) Foundation, die sich auf folgende Bereiche konzentriert: Projekte zur inneren Sicherheit. Zwischen der Power Authority und BIRD wird die SUNY-Anlage aufmerksam beobachtet, um Anzeichen einer weit verbreiteten Anwendung hier in den USA und anderswo zu erkennen.

Weit verbreitete Anwendung im Nordosten der USA

Als Brenmiller im Dezember die Inbetriebnahme der SUNY-Anlage ankündigte, erwartete der Vorstandsvorsitzende und CEO des Unternehmens, Avi Brenmiller, dass das Projekt die Vorteile des bGen-Systems demonstrieren und zu einer „breiteren Akzeptanz unserer thermischen Energiespeichersysteme in New York und in den gesamten USA“ führen würde.

Seit der Inbetriebnahme sind erst wenige Monate vergangen, aber offenbar hat Rock Energy Storage schon genug gesehen. Rock arbeitet seit 2019 mit Brenmiller zusammen und ist mittlerweile der exklusive Vertriebshändler von bGen in Connecticut, Maine, Massachusetts, New Hampshire, Rhode Island und Vermont sowie New York.

Brenmiller gab die Zusammenarbeit am 6. Juni bekannt und bezeichnete sie als „endgültige 5-Jahres-Vereinbarung“, mit der kumulierte Umsatzziele von über 150 Millionen US-Dollar erwartet werden.

„Der Nordosten ist ein strategischer US-Markt für Brenmiller aufgrund seines zukunftsorientierten Ansatzes bei Elektrifizierung und Dekarbonisierung und ist gut geeignet, um die Nachhaltigkeits- und Flexibilitätsvorteile unserer kostengünstigen bGen™-Technologie zu nutzen“, erklärte Avi Brenmiller in einer Pressemitteilung.

Was den Zugang zu erneuerbarer Energie betrifft, kommt der Schritt in den nordöstlichen Markt gerade recht. Vermont und New Hampshire haben kaum oder gar keinen Zugang zum Meer, aber die anderen Staaten, die von der Vereinbarung betroffen sind, freuen sich auf eine Zukunft mit Offshore-Windkraftanlagen. Folglich werden sie mehr Energiespeicher benötigen. Sogar Maine ist im Hinblick auf Offshore-Windkraft im Gespräch, trotz der technologischen Herausforderungen, die seine Küstenlinie mit sich bringt.

Darüber hinaus verfügen die sieben Bundesstaaten insgesamt über keine oder nur geringe eigene fossile Energiereserven. Dies macht die Idee einer Nutzung erneuerbarer Ressourcen im eigenen Land umso attraktiver.

Thermische Energiespeicherung ist für lange Laufzeiten geeignet

Um es klar zu sagen: Lithium-Ionen-Batterien sind die Arbeitspferde der Energiewende. Lithium-Ionen-Batterieanlagen tragen dazu bei, mehr Wind- und Solarenergie in die Stromerzeugungslandschaft zu bringen, indem sie genug Strom speichern, um das Netz nachts oder bei bewölktem Wetter und schwachem Wind über Wasser zu halten.

Die Sorge ist, dass die Lithium-Ionen-Technologie ihre Leistungsgrenzen erreicht hat. Lithium-Ionen-Arrays halten normalerweise etwa 4 bis 6 Stunden, was ausreicht, um alltägliche Netzaufgaben oder kurze Notfälle zu bewältigen. Ein mit Wind und Sonne gesättigtes Netz benötigt jedoch mehr Belastbarkeit. Es muss Energie für längere Zeiträume und zu geringeren Kosten speichern können. Das Energieministerium hat die Messlatte für die Langzeitspeicherung auf mindestens 10 Stunden gesetzt, wobei noch viel längere Zeiträume in Planung sind (weitere Geschichten zu Langzeitspeicherung finden Sie hier).

Brenmiller gibt an, dass sein System aus Schotter Wärme für „Stunden oder Tage“ speichert. Bei Bedarf wird die Wärmeübertragung durch Wasser gewährleistet, das durch Kohlenstoffstahlrohre fließt, die in direktem Kontakt mit dem Gestein stehen und Dampf mit Temperaturen von bis zu 530 °C erzeugen.

Die Verwendung von einfachem Schotter ist nur ein Tätigkeitsbereich im Bereich der thermischen Energiespeicherung. CleanTechnica behält auch Spezialsteine, herabfallende Partikel, strategische Eisherstellung und phasenwechselnde Materialien im Auge.

Und dann ist da natürlich noch die Geothermie. In früheren Jahren ging man davon aus, dass die USA nur begrenzten Zugang zu geothermischen Ressourcen haben, aber neue Technologien haben das Feld der Möglichkeiten erweitert. Bleiben Sie also dran, um auch hier mehr zu erfahren.

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Foto (beschnitten): Ein neues thermisches Energiespeichersystem soll Erdgas verdrängen von industriellen Prozessen in sieben Staaten im Nordosten der USA, mit Unterstützung von heißen Steinen (mit freundlicher Genehmigung von Brenmiller).